1.Sterowanie jest to celowe oddziaływanie na coś , na jakiś przedmiot , urządzenie techniczne , zjawisko itp. Nad którym sterowanie się odbywa , wykonuje. Obiekt sterowania i urządzenie sterujące są ze sobą ściśle związane i całość jest nazwana układem sterowania. Przykład obiektu sterowania : kocioł parowy;piec grzewczy; agregat prądotwórczy; część organizmu ludzkiego;

2.Urządzenie sterujące może być prostej budowy w przypadku sterowania automatycznego jak i skomplikowanej budowy jak maszyny matematyczne.

Sterowanie automatyczne mamy wówczas gdy urządzenie sterujące jest urządzeniem technicznym lub zespołem urządzeń technicznych (gdy steruje człowiek mówimy o sterowaniu ręcznym). W sterowanie jest zawsze związane z przekształceniem informacji ale nie każde przekształcenie jest związane ze sterowaniem.

3.Algorytmy sterownia opracowane zostały w celu jak najdokładniejszego sterownia położeniem i orientacją w manipulatorze roboczym. Mogą być też używane także w przypadku robotów mobilnych.

4.Mechanizacja jest to zastępowanie człowieka w przekazaniu energii przy pomocy maszyn energetycznych (początki to wynalezienie maszyny roboczej ).

5.Automatyzacja zachodzi wówczas gdy mamy do czynienia z przekształceniem informacji i tylko informacji. Automatyzacja spowodował tzw. II rewolucję przemysłową w XX w.

6.Sterowanie procesem technologicznym jest to zamierzone i celowe wykonanie czynności dającej w wyniku pożądany przebieg procesu technologicznego. Szczególnym przypadkiem jest regulacja.

7.Regulacja procesu technologicznego to takie oddziaływanie na urządzenie techniczne np: piec grzewczy w wyniku którego określona wielkość fizyczna tego urządzenia np. temperatura T w stopniach była utrzymywana na stałym poziomie (lub blisko stałego poziomu ) lub zmieniała się w czasie według określonego programu.

8.Obiekt regulacji jest to urządzenie techniczne w którym odbywa się proces technologiczny objęty regulacją.

9.Wielkość regulowana jest to parametr procesu technologicznego którego wartość utrzymana jest na stałym poziomie lub poziomie zmieniającym się wg. Ustalonego programu. Przykład wielkości regulowanej to temperatura w suszarce w czasie procesu suszenia, napięcie w sieci energetycznej, natężenie przepływu w rurociągu czy ciśnienie pary w kotle.

10.Wartość zadana wielkości regulowanej jest to wartość wielkości regulowanej którą należy utrzymać w danym momencie dla zapewnienia odpowiedniego przebiegu technologicznego.

11.Wartość bieżąca wielkości regulowanej jest to wartość aktualnie istniejąca w danym momencie wartości mierzonej.

12.Uchyb regulacji lub odchyłka regulacji (bład regulacji) jest to róznica między wartością zadaną a wartością bieżącą wielkości regulowanej. 13.Wielkości zakłócające to te wielkości które negatywnie wpływają na proces technologiczny i bez zastosowania regulacji nie da się ich usunąć (np. temperatura otoczenia).

14.Wymuszenie sterujące to celowe spowodowanie przez obsługę procesu technologicznego odchylenia wielkości regulowanej od jej wartości zadanej na drodze zamiany wartości zadanej.

15.Regulator jest to urządzenie służace do automatycznego utrzymania wartośći bieżącej wielkości regulowanej lub zmienia ją wg zadanej funkcji.

16.Regulator automatyczny jest regulacją odbywającą się za pomocą regulatora.

17.Wielkość nastawcza jest to wielkość wyjściowa regulatora za pomocą której wpływa on na pracę obiektu regulacji, przykładem wielkości nastawczych jest zużycie wody zmieniane zaworem regulatora.

18.Wielkość sterująca jest to wielkość nastawcza która jest zmieniona w sposób celowy i bezpośrednio wpływa na przebieg procesu technologicznego.

19.Sygnał jest to przebieg dowolnej wielkości fizycznej zmieniający się w trakcie przebiegu procesu technologicznego.

20.Obwód regulacji = układ regulacji najogólniej może być bardzo skomplikowany i może posiadać wiele obwodów regulacji, wówczas mówimy o wieloobwodowym i złożonym układzie regulacji.

21.Przepustowość członu jest opisywana zależnościami analitycznymi określające związki pomiędzy sygnałem wyjściowym a wejściowym członu oraz opisuje tzw. Właściwości statyczne i dynamiczne .

Przez przepustowość członu rozumie się również stosunek transformaty sygnału wyjściowego do transformaty sygnału wejściowego .

22.Schematy blokowe – stosuje się przy analizie własności dowolnego układu regulacji schemat blokowy pokazuje drogę przechodzenia sygnału (sygnałów) na poszczególne bloki układu regulacji. Na schemacie blokowym urządzenia techniczne oznacza się za pomocą bloków (prostokątów) gdzie prostokąt oznacza funkcje dynamiczne zmieniające się w czasie w którym zmiana wielkości wyjściowej jest funkcją czasu i będzie jednocześnie funkcją zmienną wejściowej. Na schemacie blokowym części od węzła zaczepowego do sumatora stanowią tor sprzedania zwrotnego.

23. Stała czasowa nazywana czasem połowicznym lub czasem martwym. Jest to czas po którym wielkość wyjściowa ustala się w określonym poziomie. Stałą czasową można wyrazić w dwojaki sposób:

y(x2-x1)=x(y2-y1)+y1*x2-y2*x1

24.Układ sterowania otwartego- w układzie otwartym na urządzenie sterujące nie są podawane żadne informacje, ponieważ są pełne informacje o zakłóceniach (zaburzeniach) na niego działających. W tym stanie podawanie wiadomości na US jest zbędne.

25.Układ sterowania zamkniętego- na urządzenie sterujące podawane są wiadomości o oddziaływaniu urządzenia sterującego na obiekt sterowania pojawiających się w postaci odpowiedniego poziomu wielkości wyjściowej sterowania. W tym układzie istnieje zamknięta pętla sprzężenia zwrotnego przy czym jest to sprzężenie ujemne. 26.Stan ustalony – stan równowagi układu. Układ znajduje się w stanie ustalonym, gdy zachowana jest równowaga materiałowa i energetyczna (dopływ materiału i energii = ich odpływowi).

27. Stan nieustalony – stan przejściowy układu, gdy parametry ulegają odchyleniu od wartości zadanych, tzn wartość zadana jest większa lub mniejsza od wartości bieżącej. Nie występuje wtedy równowaga materiałowa i energetyczna

28.Transmitancja operatorowa G(s) funkcja jest jednoimienna na wejściu i jednoimienna na wyjściu, np. obwód pracy przekaźnika elektromagnetycznego G(s)=y(s)/u(s).

29.Transmitancja widmowa G(jω)- jeśli na wejściu elementu wymuszenie jest sinusoidalne to na wyjściu będzie też sinusoidalne o tej samej częstotliwości, ale w częstym przypadku o innej amplitudzie i fazie, np. koło zamachowe.

30.Transformata Laplace’a – jest jednym z narzędzi matematycznych służących do rozwiązywania liniowych równań różniczkowych zwyczajnych. W porównaniu z klasyczną, metoda transformaty operatorowej przekształca równanie różniczkowe zwyczajne w równanie algebraiczne, którego zmienna jest operator Laplace’a „s”. Wówczas w celu uzyskania rozwiązania w dziedzinie operatora „s” przekształca się równanie algebraiczne przy użyciu prostych reguł matematycznych. Ostateczne rozwiązanie równania różniczkowego uzyskiwane jest poprzez zastosowanie odwrotnej transformaty Laplace’a.

31.Strefa nieczułości – zakres możliwych odchyleń wielkości regulowanej w stanach ustalonych określony wartością zmiany wielkości regulowanej niezbędnej do pokonania sił tarcia i luzów oraz do zmiany kierunku przesunięcia organu nastawczego. im mniejsza strefa nieczułości tym regulacja jest dokładniejsza.

32.Czas całkowania- czas po którym organ wykonawczy regulatora typu PI pobudzonego skokowym zakłóceniem ɛ nastawi wartość wykonawczą równą dwukrotnej wartości nastawienia pochodzącej od składowej proporcjonalnej.

33.Czas różniczkowania Td- czas, w którym wielkość wykonawcza osiągnie podwójna wartość w stosunku do wartości początkowej powstałej w wyniku działania części różniczkującej D w regulatorze PD zakłóceniem narastającym liniowo na wejściu regulatora.

Ad3

Układ liniowy – matematyczny model układu regulacji oparty na przekształceniu liniowym. Będąc matematyczną abstrakcją i swoistą idealizacją, układ liniowy charakteryzuje się znacznie prostszymi własnościami niż układ nieliniowy. Model liniowy stosuje się więc tylko wówczas, gdy uda się znaleźć pewien zakres wartości zmiennych, dla których model ten nie odbiega znacząco od faktycznie nieliniowego układu fizycznego. Innymi słowy modele liniowe, dogodne z matematycznego punktu widzenia, często stosuje się do opisu układów nieliniowych, które wcześniej zostały zlinearyzowane z tego względu modele liniowe są bardzo często wykorzystywane, znajdują ważne zastosowania w teorii sterowania, w przetwarzaniu sygnałów i w telekomunikacji. Na przykład w systemach łączności bezprzewodowej medium, w którym następuje rozprzestrzenianie się fal, można modelować za pomocą układu liniowego. Transmitancja operatorowa (funkcja przejścia, G(s)) - stosunek transformaty Laplace'a sygnału wyjściowego do transformaty Laplace'a sygnału wejściowego układu przy zerowych warunkach początkowych: Jest alternatywną do równań stanu metodą opisu układu dynamicznego. Transmitancja określa ogólne własności stacjonarnego układu liniowego o jednym wejściu i jednym wyjściu, niezależne od rodzaju wymuszenia. Dla układu wielowymiarowego o n wejściach i m wyjściach można określić m x n transmitancji wiążących każde wyjście z każdym wejściem. Transmitancji używa się często dla uproszczenia obliczeń związanych z projektowaniem układu złożonego z wielu elementów, głównie w cyfrowym przetwarzaniu sygnałów, elektronice i automatyce.

Sygnał na wejściu

Sygnały na wyjściu

Ad4.

Podział regulatorów: 1. Bezpośredniego działania(energia potrzebna do zasilania/uruchomienia organu wykonawczego pobierana jest z obiektu regulacji). 2.pośredniego działania(z energią pomocniczą, gdzie energia niezbędna do uruchomienia organu porównawczego pobierana jest ze źródła zewnętrznego, poza układem regulacji).

W zależności od rodzaju nośnika zużytego do zasilania znajdującego się w regulatorze :-pneumatyczne, -hydrauliczne ,-elektryczne ,-mieszane.

Inny podział: -regulatory ciągłe ,-o działaniu nieciągłym.

Ze względu na rodzaj wyjścia:1.regulatory o wyjściu całkowicie ciągłym ( wzmacniacz regulatora działa w sposób ciągły tzn. na wyjściu wzmacniacza regulatora wielkość wyjściowa przyjmuje wszystkie wartości z przedziału zmian). 2.regulatory trójpołożeniowe i krokowe (w których wzmacniacz regulatora jest nieciągły, a ciągłość zmian jest uzyskiwana dzięki własnościom całkującym silnika wykonawczego.

Regulatory nieciągłe dzielimy na:- regulatory impulsowe , w których istnieje narzucony przebieg działania w czasie, - regulatory dwupołożeniowe w zależności od charakterystyki obiektu i występujących zakłóceń.

Regulatory bezpośredniego działania: -reg. Ciśnienia i różnicy ciśnień, -natężenia przepływu, -poziomu, -temperatury.

Ze względu na rodzaj elementu pomiarowego wyróżniamy regulatory: -mieszkowe, -membranowe, -manometryczne, -ciecze, -parowe i gazowe, -pływakowe, -dylatometryczne, -bimetaliczne.

Regulator proporcjonalny typu P . GP(s)=KP .Składa się z jednego członu typu P ( proporcjonalnego) , którego transmitancję określa wzmocnienie. Układy regulacji z regulatorem typu P charakteryzują się niezerowym uchybem ustalonym w przypadku gdy transmitancja zastępcza układu posiada jedynie bieguny niezerowe – tym większym im większe jest wzmocnienie regulatora . Regulatory P wzmacniają odchyłkę regulacji ze współczynnikiem proporcjonalności KP. Im większa zostanie wybrana wartość współczynnika , tym dokładniej pracuje układ regulacji, ale tym bardziej skłonny jest do pracy niestabilnej.

Regulator typu I- umożliwia realizację regulacji astatycznej . Z obiektami astatycznymi może tworzyć niestabilne układy regulacji. Może być stosowany głównie w obiektach statycznych charakteryzujących się powolnymi zmianami obciążenia.

Regulator PI składa się z członu proporcjonalnego P oraz wzmocnienia KP z członu całkującego I o czasie całkowania Ti. GPI(s)=KP(1+1/Ti*s) – transmitancja regulatora PI.

Kp1i kp2- nastawcze współczynniki proporcjonalności

Współczynniki kp1 i kp2 dobieramy tak , aby regulacja była najodpowiedniejsza.

Regulator proporcjonalno różniczkujący PD.

Regulator składa się z dwóch członów , Proporcjonalnego P i wzmocnieniu Kp oraz różniczkującego D o czasie różniczkowania Td.

Kp3- nastawczy współczynnik proporcjonalności

E=x0-x

Człon PD pozwala na zwiększenie intensywności działania pozostałych parametrów regulatora. Człon przeciwdziała szybkim zmianom sygnału błędu , co wpływa stabilizująco.

Regulator PID składa się z członu proporcjonalnego P i wzmocnienia KP1, członu całkującego I o czasie zdwojenia TI oraz różniczkującego D o czasie … Td. Celem jest utrzymanie wartości wyjściowej na określonym poziomie znanym wartością zadaną. Po pojawieniu się uchybu E=x0-x załącza się człon proporcjonalny do wielkości uchybu i prędkości jego nastawy (PD). Nastepnie uchyb się nie zmienia deltaE/delta t=0, organ wykonawczy cofa się do położenia jakie by w tym czasie zajął gdyby był regulatorem typu PI

Czas różniczkowania Td- czas, w którym wielkość wykonawcza osiągnie podwójna wartość w stosunku do wartości początkowej powstałej w wyniku działania części różniczkującej D w regulatorze PD zakłóceniem narastającym liniowo na wejściu

regulatora.

Ti- czas zdwajania

Td- czas wyprzedzania

E- wartość uchybu

Kp- współczynnik wzmocnienia

Ad2 W układzie uproszczonym rysuje się tylko dwa regulacji i regulator. Zakłada się że obiekt regulacji w rzeczywisto ści zawiera organ wykonawcz y oraz organ pomiarowy.

Ad2

W układzie uproszczonym rysuje się tylko dwa regulacji i regulator. Zakłada się że obiekt regulacji w rzeczywistości zawiera organ wykonawczy oraz organ pomiarowy.

Schemat blokowy układu regulacji dwupołożeniowej